CN105722742B - 电车的自身位置推测装置 - Google Patents

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Abstract

一种自身位置推测装置，通过利用连续DP匹配来比较对于行驶的电车上的架空线的特征性的变化预先按照时间序列所获取的基准偏位数据和对于当前位置处的架空线按照时间序列所测量到的测量偏位数据，来推测电车的自身位置，其中，具备：连续DP匹配部(40)，对于通过基准偏位数据输入部(10)输入并在存储部(30)中作为数据库所保管的基准偏位数据、和通过测量偏位数据输入部(20)所输入的测量偏位数据进行伸缩匹配，计算测量偏位数据与基准偏位数据序列中的哪个位置最一致；以及自身位置推测部(50)，使用通过连续DP匹配部(40)得到的连续DP匹配结果和绝对位置信息，来推测电车的自身位置。

Description

电车的自身位置推测装置
技术领域
本发明涉及利用了连续DP匹配的电车的自身位置推测装置。
背景技术
在非专利文献1(内田诚一，“DP匹配概述～基本和各种扩展～”，信学技报，PRMU，Vol.166，pp.31-36，2006)中，叙述了使用DP匹配(Dynamic Programming：也称为动态计划法)，即使是数据长度不同的数据也能够进行伸缩匹配的情况。
在专利文献1(日本特开2008-247154，“列车位置探测装置和列车控制装置”)中，从图像中提取风景/建筑物这样的特征性的部分，通过使用事先已拍摄且已知拍摄地点的图像与该特征的比较，得出自身位置。
在专利文献2(日本特开2011-201426，“列车搭载用图像处理系统”)中，除了GPS、编码器信息以外还用图像信息来进行匹配，从而能够求出车辆位置。·
专利文献3(日本特开2011-209026，“列车速度测量系统”)是在线路中设有标记、通过对该标记进行图像识别而获知速度的方法。
在专利文献4(日本特开2008-298733，“利用图像处理的电车线磨损测定装置”)中，能够集中起来处理通过线传感器而得到的几条线的图像，进行时间上连续的架空线的磨损测定。
在专利文献5(日本特开2002-37070，“车辆位置检测装置以及车辆速度检测装置”)中，能够使用测距传感器来检测车辆位置。
在专利文献6(日本特开2010-243417，“滑接线检测装置”)中，对于用于使用距离传感器(range sensor)来检测架空线的传感器的设置方法的改善、和基于此的滑接线的检测提出了方案。
在专利文献7(日本特开2010-243416，“电车线检测装置以及检测方法”)中，为了连续的架空线检测，通过观察线性或者限定搜索范围，提高架空线检测的精度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-247154
专利文献2：日本特开2011-201426
专利文献3：日本特开2011-209026
专利文献4：日本特开2008-298733
专利文献5：日本特开2002-37070
专利文献6：日本特开2010-243417
专利文献7：日本特开2010-243416
非专利文献1：内田诚一，“DP匹配概述～基本和各种扩展～”，信学技报，PRMU，Vol.166，pp.31-36，2006
发明内容
发明所要解决的技术问题
在目前为止的电车的自身位置推测的方法中，使用GPS或者使用编码器信息。
然而，在这些方法中存在位置推测的误差。另外，难以进行上行线下行线的判别。因此，作为更高精度的方法，提出了使用图像处理的方法、使用测距传感器的方法。
非专利文献1的方法是能够进行数据长度不同的数据彼此的匹配的方法。
在专利文献1的方法中，通过从风景/建筑物提取特征点并进行匹配来进行自身位置推测，但问题是在它们不存在的情况下，无法进行自身位置推测。
在专利文献2的方法中，需要与GPS、编码器组合，并且使用道口等的特征性的模式，所以与专利文献1同样地，问题是无法高速地进行自身位置推测。
在专利文献3的方法中，在线路中设有标记，所以能够高速/高帧频地推测自身位置，但问题是需要在线路中准备标记。
在专利文献4的方法中，虽然能够进行使用了线传感器的架空线的拍摄、架空线偏位/磨损的检测，但无法进行自身位置推测。
在专利文献5的方法中，虽然速度/位置已知，但问题是需要准备作为用于根据测距传感器计算位置/速度的基准的反射器。
在专利文献6的方法中，对于传感器的配置方法进行了讨论，但架空线的检测方法自身是使用测量数据的最低点的方法，在存在多条架空线的情况、存在道岔的情况下不能说是可靠的方法，并且被噪声的影响所左右。
在专利文献7的方法中，集中起来处理几条架空线，通过观察其连接性，能够高精度地进行架空线的磨损测量，但问题是这是确定性的方法，根据集中几条线时的划分方法，结果也会变化。
解决技术问题的技术方案
解决上述技术问题的本发明的方案1的电车的自身位置推测装置，通过利用连续DP匹配来比较作为基准的架空线数据(以下称为基准架空线数据)和对于当前位置处的所述架空线按照时间序列所测量到的架空线数据(以下称为测量架空线数据)，来推测所述电车的自身位置，其中作为基准的架空线数据是对于行驶的电车上的架空线的特征性的变化预先按照时间序列所获取的，该电车的自身位置推测装置的特征在于，具备：基准架空线数据输入部，输入所述基准架空线数据；存储部，将通过所述基准架空线数据输入部所输入的所述基准架空线数据作为数据库保管；测量架空线数据输入部，输入所述测量架空线数据；连续DP匹配部，对于通过所述基准架空线数据输入部输入并在所述存储部中作为数据库而保管的所述基准架空线数据、和通过所述测量架空线数据输入部所输入的所述测量架空线数据进行伸缩匹配，计算所述测量架空线数据与所述基准架空线数据序列中的哪个位置最一致；以及自身位置推测部，使用通过所述连续DP匹配部得到的连续DP匹配结果和绝对位置信息，来推测电车的自身位置。
解决上述课题的本发明的方案2的电车的自身位置推测装置在方案1中，其特征在于，单独使用所述架空线的偏位、所述架空线的高度、所述架空线的磨损宽度，或者使用它们中的两个或者3个的组合来作为所述架空线数据。
解决上述课题的本发明的方案3的电车的自身位置推测装置在方案1中，其特征在于，所述架空线数据是进行图像处理而获取的。
解决上述课题的本发明的方案4的电车的自身位置推测装置在方案1中，其特征在于，所述架空线数据是通过在所述电车上设置的测距传感器而获取的。
解决上述课题的本发明的方案5的电车的自身位置推测装置在方案1中，其特征在于，所述测量架空线数据是当前位置的前后多个部位的时间序列的数据。
解决上述课题的本发明的方案6的电车的自身位置推测装置在方案1中，其特征在于，获取所述测量架空线数据时的所述电车的速度与获取所述基准架空线数据时的所述电车的速度不同。
解决上述课题的本发明的方案7的电车的自身位置推测装置在方案1中，其特征在于，所述连续DP匹配部通过求出对与所述基准架空线数据对应的模型点和与所述测量架空线数据对应的输入点的欧氏距离的平方值求总和而得到的值的最小值，来计算所述测量架空线数据与所述基准架空线数据序列中的哪个位置最一致。
发明效果
(1)高精度地获知电车的自身位置。
(2)高频度地获知电车的自身位置。
(3)即使速度与基准数据的拍摄时不同，也能够进行自身位置推测。
(4)能够通过单独使用多个偏位信息、高度信息、磨损宽度信息或者使用它们中的两个或者3个的组合来进行稳定的自身位置推测。
(5)变得不需要GPS、编码器。
(6)利用GPS、编码器，即使错误地进入到上行线和下行线也不能进行探测，但在本发明中，由于上行线下行线具有不同的偏位信息、高度信息、磨损宽度信息，所以能够进行它们的探测。
附图说明
图1是匹配的示意图。
图2是示出DP匹配的例子的图形。
图3是示出DP匹配时的距离计算用路线的一览的图形。
图4是示出最佳路径的图形。
图5是连续DP匹配的说明图。
图6是本发明的第1(第5)实施例的流程图。
图7是示出本发明的第1(第5)实施例的装置结构的框图。
图8是本发明的第2(第6)实施例的流程图。
图9是示出本发明的第2(第6)实施例的装置结构的框图。
图10是本发明的第3实施例的流程图。
图11是示出本发明的第3实施例的装置结构的框图。
图12是本发明的第4(第7)实施例的流程图。
图13是示出本发明的第4(第7)实施例的装置结构的框图。
(符号说明)
10：基准偏位数据输入部；11：基准高度数据输入部；12：基准磨损宽度数据输入部；13：基准架空线数据输入部；20：测量偏位数据输入部；21：测量高度数据输入部；22：测量磨损宽度数据输入部；23：测量架空线数据输入部；30、31、32、33：存储部；40、41、42、43：连续DP匹配部；50、51、52、53：自身位置推测部。
具体实施方式
存在想要获知电车当前在何处行驶这样的期望。
目前为止，使用了编码器等，但在编码器中存在误差。
另外，虽然还考虑使用GPS等的方法，但这也会发生几十米的误差。
与其相比，由于图像、用测距传感器得到的信息是以高的分辨率得到的信息，所以如果能够在自身位置的推测中使用这些信息，则能够进行高精度的自身位置推测。
在本发明中，考虑如专利文献4那样的，使用能够进行高帧频下的拍摄的线传感器来测量架空线，或者在车辆上表面设置测距传感器并使用该测距传感器来测量架空线，利用该架空线的特征性的轨迹来进行自身位置推测。
目前为止，还存在如专利文献1、2那样地使用了能够用相机拍摄的图像的自身位置推测方法，但仅能够在存在风景、建筑物等特征性的信息的情况下使用。
相对于此，如果能够仅利用从线阵相机(line camera)得到的信息来推测自身位置，则能够高速地(例如如果是1000fps的相机则以1000fps)掌握自身位置。虽然还有如专利文献3那样使用线路的方法，但由于形状始终相同，所以难以仅利用图像信息来推测自身位置。
架空线与线路不同，由于具有特征性的变化，所以能够仅使用图像信息来进行高精度的自身位置推测。另外，由于在上行线下行线中架空线信息不同，所以还能够进行它们的判别。
另外，目前为止还存在如专利文献5那样使用了测距传感器的方法，但需要在线路附近准备专用的反射器等，设置成本变高。
因此，使用在电车上始终设置着的架空线来进行自身位置的推测。由于架空线与线路不同，具有特征性的变化，所以能够仅使用距离信息来进行高精度的自身位置推测。
在本发明中，例如，通过使用专利文献4等的架空线检测方法(图像处理)、或者通过使用测距传感器，提取从电车观察到的架空线的偏位、高度、磨损宽度的信息(将其总称为架空线信息)。通过将这些信息的时间序列数据作为数据库预先保持(将该数据称为基准架空线数据)，并与之后被测量的架空线信息的时间序列数据(将该数据称为测量架空线数据)进行匹配，从而进行车辆的自身位置推测。
电车的速度在每次运行时不一定是恒定的，但由于架空线的绝对位置不会大幅变化，所以考虑为如果使用该架空线信息，则可获知电车的自身位置。其中，设为对基准架空线事先赋予了架空线的公里数。
为了自身位置的推测，能够检测架空线信息，并进行与作为基准的部位的匹配即可，但由于在仅使用某1个部位来进行匹配时可能会产生测量误差，以及可能存在多个相同的架空线信息的数据，所以设想到较困难的情况。
因此，考虑为通过使用作为基准的部位周边的架空线信息来进行多个部位彼此的匹配，从而能够减少测量误差和类似数据的影响。然而，关于架空线信息，根据电车的行驶速度而能够获取的帧编号会变化，所以在简单的匹配下，无法进行自身位置的推测。
因此，为了应对电车的行驶速度所致的变化，通过考虑了基于帧的偏位偏移的DP匹配(非专利文献1)来解决该问题。图1示出匹配的示意图。输入坐标值Xn(t)、模型坐标值Xm(t)如以下所述。输入坐标值对应于测量架空线数据，模型坐标值对应于基准架空线数据。
[式1]
输入坐标值，模型坐标值
t:时间
k(t)：与理想对应点的时间的偏移
此处，k(t)是表示与理想对应点的时间的偏移。“与理想对应点的时间的偏移”是指，在设为与两个模型完全相同的轨道(相同的速度、无测量误差等)时，模型点的第1点一定对应于输入点的第1点，模型点的第2点一定对应于输入点的第2点，且以下同样地重复。此时，在模型的时间和输入动作的时间中，将各自相同时刻的对应点称为“理想的对应点”。
但是，难以认为实际输入与模型完全重叠。因此，将与理想对应点的时间的偏移表示为k(t)。例如，在图1的情况下，如果P点与C点对应则设为理想，如果与输入点D点对应，则与从C点起的第1点对应，所以成为k(t)＝1。如果假设A点是理想对应点，则成为k(t)＝2。
使用以上的参数来设计的新的评价式(1)、(2)如以下所述。
[式2]
Dt＝||Xn(t+k(t))-Xm(t)|| (2)
St是所有点的评价值的总和。将Dt设为输入点和模型点的对应点的欧氏距离。关于该问题的求解方法，假设为数据是一维矢量，输入数据的值为[0，2，1，3，2]，参照数据的值为[0，1，2，1，2，3，2](图2)。进行这些的匹配的意义与图3的计算最短路线的意义相同。
动态计划法是指，在计算该路线时存储到中间为止的计算结果和路线、缩短计算时间的方法。例如，关于向横轴表示2、纵轴表示1的地点(1，1)的路线，考虑(0，0)→(1，1)、(0，0)→(0，1)→(1，1)、(0，0)→(1，0)→(1，1)这样的3个模式。此处，如果考虑各自的距离，则为1、2、3，所以从(0，0)直接朝向(1，1)的路线为最短距离。
如果存储了该距离和路线，则在考虑例如(2，1)的路线时，不是考虑(0，0)→(1，0)→(2，0)→(2，1)、(0，0)→(1，0)→(2，1)、(0，0)→(1，0)→(1，1)→(2，1)、(0，0)→(1，1)→(2，1)、(0，0)→(0，1)→(1，1)→(2，1)这样的5个模式，而是仅考虑(1，0)→(2，1)、(2，0)→(2，1)、(1，1)→(2，1)这样的3个模式即可。
如果像这样存储前一个路线的最短路径，则之后以链式达到终点时，追寻其路由即可。附带地，该模式时的最佳路径为图4。
但是，在实际的处理时，存在不知道对于测量点，使模型点成为哪一个点才好这样的问题。在该情况下，无法唯一地决定起点和终点。
此时，能够通过如图5所示设置到下一地点的距离为0的自由节点来应对。将这称为连续DP。在本发明中，使用该连续DP来进行自身位置的推测。
参照图5，说明连续DP。在图3、图4的匹配中，起点和终点是决定了的，但在连续DP的情况下，没有决定起点在何处、终点在何处。
为了对其进行表现，设置到下一节点的距离为0的自由节点。此处，将为了决定起点而使用的自由节点设为自由节点1，将为了决定终点而使用的自由节点设为自由节点2。在图3和图4中，是5点和7点的匹配，但通过设置自由节点，其意义与进行3点和1～4点的匹配的意义相同。
像这样被匹配的对象的个数变化，所以作为别名，将连续DP称为伸缩匹配。实际上，对应点能够“伸缩”至1～4点。
在连续DP中，使用上述评价式(1)(2)。通过使用这些式子，来评价测量架空线数据和基准架空线数据按欧氏距离离开多少。
例如，在以图3、4为例子时，在从起始地点移动到正上的节点的情况下，由于X＝0、Xm＝1，所以式(2)的评价值为1。在从起始地点移动到右斜上的节点的情况下，由于X＝2、Xm＝1，评价式(2)的评价值是1。在从起始地点移动到右节点的情况下，由于X＝2、Xm＝0，评价式(2)的评价值是2。将这些评价值的平方值相加直至到达终点的节点(该处理是评价式(1))，找到其值为最小的路线，就是DP匹配。即便是实际的偏位数据，也进行相同的处理。
实施例1
(1)基本思路(实施例1)
本发明的目的在于，提供一种自身位置推测装置，通过使用图像处理按照时间序列提取架空线的偏位，利用连续DP匹配来比较预先准备的基准架空线偏位和测量架空线偏位，从而能够推测电车的自身位置。
“使用图像处理按照时间序列提取架空线的偏位”是指，例如如专利文献4等所述地，在电车车顶上以仰视铅直上方的方式设置线传感器，以横穿的方式沿着枕木方向扫描架空线，从而拍摄1条线的亮度信号，根据将拍摄而得的1条线的亮度信号按照时间序列排列而得的图像中的背景与架空线的浓淡之差，按照时间序列获取架空线的偏位。本发明的特征在于，在得到了架空线偏位时获知车辆的自身位置这点，偏位获取方法不限于使用线传感器的上述专利文献4的方法。
图7示出本实施例的具体的装置结构例。
本实施例的电车的自身位置推测装置如图7所示，由基准偏位数据输入部10、测量偏位数据输入部20、存储部30、连续DP匹配部40、自身位置推测部50构成。
在基准偏位数据输入部10中，输入对架空线的特征性的变化事先进行拍摄/解析而得到的成为架空线的基准的偏位信息(基准偏位数据)和绝对位置信息，并保管到存储部30。
在测量偏位数据输入部20中，输入在当前位置处所测量到的架空线的偏位信息和此前几条线的偏位信息(测量偏位数据)，并保管到存储部30。
在存储部30中，将由基准偏位数据以及测量偏位数据构成的偏位信息、绝对位置信息、匹配结果信息等作为数据库保管。
在连续DP匹配部40中，使用基准偏位数据和测量偏位数据，进行伸缩匹配，计算测量偏位数据与基准偏位数据序列中的哪个位置最一致。计算出的连续DP匹配结果(匹配位置数据)被输出到存储部30而保管。在伸缩匹配(连续DP)中，使用上述评价式(1)(2)。
DP匹配能够应对电车的行驶速度所致的变化，所以即使获取基准偏位数据时的电车的速度和获取测量偏位数据时的电车的速度不同，也能够准确地推测自身位置。
自身位置推测部50使用通过连续DP匹配部40所得的连续DP匹配结果和绝对位置信息来推测电车的自身位置。
此处，绝对位置信息是指距离车站几公里这样的“公里数”信息。
然而，在连续DP匹配部40中仅通过进行测量偏位数据(测量架空线数据)和基准偏位数据(基准架空线数据)的匹配，无法求出绝对位置信息(公里数信息)。
通过该匹配求出的仅是测量架空线数据与基准架空线数据的第几个数据对应(为了正确地使用多个数据，测量架空线数据点群和多个基准架空线数据点群对应)这样的信息。
此处，如果在基准架空线数据的各编号的数据中赋予了作为绝对位置信息的公里数信息，则DP匹配的结果也指作为该绝对位置信息的公里数信息。
因此，对自身位置推测部50赋予基准架空线数据和绝对位置信息，由此得知测量架空线数据的绝对位置信息(公里数信息)。
图6示出本实施例的流程图。
首先，将事先进行拍摄/解析而得到的成为架空线的基准的偏位信息(基准偏位数据)输入到基准偏位数据输入部10(步骤S1)。对基准偏位数据输入部10同样地还输入绝对位置信息。
接下来，将在当前位置处所测量到的架空线的偏位信息和此前几条线的偏位信息(测量偏位数据)输入到测量偏位数据输入部20(步骤S2)。
接下来，使用基准偏位数据和测量偏位数据，通过连续DP匹配部40进行伸缩匹配，计算测量偏位数据与基准偏位数据序列中的哪个位置最一致(步骤S3)。
然后，使用通过连续DP匹配部40得到的连续DP匹配结果和绝对位置信息，通过自身位置推测部50推测电车的自身位置(步骤S4)。
进而，重复步骤S2至步骤S4(步骤S5)直到架空线的拍摄(架空线的测量)结束。
如这样说明的，根据实施例1，起到以下的效果。
(1)高精度地获知电车的自身位置。
(2)高频度地获知电车的自身位置。
(3)即使速度与基准数据的拍摄时不同，也能够进行自身位置推测。
(4)通过使用多个偏位信息，能够进行稳定的自身位置推测。
(5)变得不需要GPS、编码器。
(6)利用GPS、编码器，即使错误地进入到上行线和下行线也不能进行探测，而在本发明中由于上行线下行线具有不同的偏位而能够进行它们的探测。
实施例2
(2)基本思路(实施例2)
本发明的目的在于，提供一种自身位置推测装置，通过使用图像处理按照时间序列提取架空线的高度，利用连续DP匹配来比较预先准备的基准架空线高度和测量架空线高度，能够推测电车的自身位置。
“使用图像处理按照时间序列提取架空线的高度”是指，使用例如在电车车顶上以仰视铅直上方的方式而设置的多个线传感器，通过三角测量法，按照时间序列测量架空线的高度。
与实施例1的不同在于不是使用架空线的偏位而是使用高度信息这点。架空线高度也与线路等不同，具有特征性的变化，所以可用于自身位置推测。
图9示出本实施例的具体的装置结构例。
本实施例的电车的自身位置推测装置如图9所示，由基准高度数据输入部11、测量高度数据输入部21、存储部31、连续DP匹配部41、自身位置推测部51构成。
在基准高度数据输入部11中，将对于架空线的特征性的变化事先进行拍摄/解析而得到的成为架空线的基准的高度信息(基准高度数据)和绝对位置信息保管到存储部。
在测量高度数据输入部12中，将在当前位置处所测量到的架空线的高度信息和此前几条线的高度信息(测量高度数据)保管到存储部。
在存储部31中，将由基准高度数据以及测量高度数据构成的高度信息、绝对位置信息、匹配结果信息等作为数据库保管。
在连续DP匹配部41中，使用基准高度数据和测量高度数据，进行伸缩匹配，计算测量高度数据与基准高度数据序列中的哪个位置最一致，即进行连续DP匹配。计算出的连续DP匹配结果(匹配位置数据)被输出到存储部31而保管。
自身位置推测部51使用连续DP匹配结果和绝对位置信息来推测电车的自身位置。
图8示出本实施例的流程图。
首先，将事先进行拍摄/解析而得到的成为架空线的基准的高度信息(基准高度数据)输入到基准高度数据输入部11(步骤T1)。对基准高度数据输入部11同样地还输入绝对位置信息。
接下来，将在当前位置处所测量到的架空线的高度信息和此前几条线的高度信息(测量高度数据)输入到测量高度数据输入部21(步骤T2)。
接下来，使用基准高度数据和测量高度数据，通过连续DP匹配部41进行伸缩匹配，计算测量高度数据与基准高度数据序列中的哪个位置最一致(步骤T3)。
然后，使用通过连续DP匹配部41得到的连续DP匹配结果和绝对位置信息，通过自身位置推测部51推测电车的自身位置(步骤T4)。
进而，重复步骤T2至步骤T4(步骤T5)直到架空线的拍摄(架空线的测量)结束。
如这样说明的，根据实施例2，起到以下的效果。
(1)高精度地获知电车的自身位置。
(2)高频度地获知电车的自身位置。
(3)即使速度与基准数据的拍摄时不同，也能够进行自身位置推测。
(4)通过使用多个高度信息，能够进行稳定的自身位置推测。
(5)变得不需要GPS、编码器。
(6)利用GPS、编码器，即使错误地进入到上行线和下行线也不能进行探测，而本发明由于上行线下行线的架空线具有不同的高度而能够进行它们的探测。
实施例3
(3)基本思路(实施例3)
本发明的目的在于，提供一种自身位置推测装置，通过使用图像处理按照时间序列提取架空线的磨损宽度，利用连续DP匹配来比较预先准备的基准架空线磨损宽度和测量架空线磨损宽度，而能够推测电车的自身位置。
“使用图像处理按照时间序列提取架空线的磨损宽度”是指，例如如专利文献4的方法那样，使用线传感器按照时间序列对架空线进行拍摄，进行磨损宽度的检测。
与实施例1、2的不同在于不是使用架空线的偏位、高度，而是使用磨损宽度信息这点。架空线磨损宽度也与线路等不同，具有特征性的变化，所以可用于自身位置推测。
图11示出本实施例的具体的装置结构例。
本实施例的电车的自身位置推测装置如图11所示，由基准磨损宽度数据输入部12、测量磨损宽度数据输入部22、存储部32、连续DP匹配部42、自身位置推测部52构成。
在基准磨损宽度数据输入部12中，输入对于架空线的特征性的变化事先进行拍摄/解析而得到的成为架空线的基准的磨损宽度信息(基准磨损宽度数据)，将绝对位置信息保管到存储部32。
在测量磨损宽度数据输入部22中，输入在当前位置处所测量到的架空线的磨损宽度信息和此前几条线的磨损宽度信息(测量磨损宽度数据)，保管到存储部32。
在存储部32中，将由基准磨损宽度数据以及测量磨损宽度数据构成的磨损宽度信息、绝对位置信息、匹配结果信息等作为数据库保管。
在连续DP匹配部42中，使用基准磨损宽度数据和测量磨损宽度数据，进行伸缩匹配，计算测量磨损宽度数据与基准磨损宽度数据序列中的哪个位置最一致，即进行连续DP匹配。计算出的连续DP匹配结果(匹配位置数据)被输入到存储部32而保管。
自身位置推测部52使用连续DP匹配结果和绝对位置信息，来推测电车的自身位置。
图10示出本实施例的流程图。
首先，将事先进行拍摄/解析而得到的成为架空线的基准的磨耗宽信息(基准磨耗宽数据)输入到基准磨耗宽数据输入部12(步骤U1)。对基准磨耗宽数据输入部12同样地还输入绝对位置信息。
接下来，将在当前位置处所测量到的架空线的磨耗宽信息和此前几条线的磨耗宽信息(测量磨耗宽数据)输入到测量磨耗宽数据输入部22(步骤U2)。
接下来，使用基准磨耗宽数据和测量磨耗宽数据，通过连续DP匹配部42进行伸缩匹配，计算测量磨耗宽数据与基准磨耗宽数据序列中的哪个位置最一致(步骤U3)。
然后，使用通过连续DP匹配部42得到的连续DP匹配结果和绝对位置信息，通过自身位置推测部52推测电车的自身位置(步骤U4)。
进而，重复步骤U2至步骤U4(步骤U5)直至架空线的拍摄(架空线的测量)结束。
如这样说明的，根据实施例3，起到以下的效果。
(1)高精度地获知电车的自身位置。
(2)高频度地获知电车的自身位置。
(3)即使速度与基准数据的拍摄时不同，也能够进行自身位置推测。
(4)通过使用多个磨损宽度信息，能够进行稳定的自身位置推测。
(5)变得不需要GPS、编码器。
(6)利用GPS、编码器，即使错误地进入到上行线和下行线也不能进行探测，而本发明由于上行线下行线的架空线具有不同的磨损宽度而能够进行它们的探测。
实施例4
(4)基本思路(实施例4)
本发明的目的在于，提供一种自身位置推测装置，通过使用图像处理按照时间序列提取架空线的偏位、高度以及磨损宽度，利用连续DP匹配来比较预先准备的基准架空线信息和测量架空线信息，而能够推测电车的自身位置。
“使用图像处理按照时间序列提取架空线的偏位、高度以及磨损宽度”是指，使用例如在电车车顶上以仰视铅直上方的方式而设置的多个线传感器按照时间序列测量架空线的偏位、高度以及磨损宽度(将它们总称为架空线信息)。
与实施例1、2、3的不同在于不是独立地使用架空线的偏位、高度、磨损宽度，而是使用多个(两个的组合或者3个全部)这点。考虑为通过并用多个信息，相比于仅使用了1个信息的情况，自身位置推测精度提高。
图13示出本实施例的具体的装置结构例。
本实施例的电车的自身位置推测装置如图13所示，由基准架空线数据输入部13、测量架空线数据输入部23、存储部33、连续DP匹配部43、自身位置推测部53构成。
在基准架空线数据输入部13中，输入对于架空线的特征性的变化事先进行拍摄/解析而得到的成为架空线的架空线信息的基准的信息(基准架空线数据)和绝对位置信息，保管到存储部33。
在测量架空线数据输入部23中，输入在当前位置处所测量到的架空线的架空线信息和此前几条线的架空线信息(测量架空线数据)，保管到存储部33。
在存储部33中，将由基准架空线数据以及测量架空线数据构成的架空线信息、绝对位置信息、匹配结果信息等作为数据库保管。
在连续DP匹配部43中，使用基准架空线数据和测量架空线数据，进行伸缩匹配，计算测量架空线数据与基准架空线数据序列中的哪个位置最一致，即进行连续DP匹配。计算出的连续DP匹配结果(匹配位置数据)被输出到存储部33而保管。
自身位置推测部53使用连续DP匹配结果和绝对位置信息，来推测电车的自身位置。
图12示出本发明的流程图。
首先，将事先进行拍摄/解析而得到的作为基准的架空线信息(基准架空线数据)输入到基准架空线数据输入部13(步骤V1)。对基准架空线数据输入部13同样地还输入绝对位置信息。
接下来，将在当前位置处所测量到的架空线的架空线信息和此前几条线的架空线信息(测量架空线数据)输入到测量架空线数据输入部23(步骤V2)。
接下来，使用基准架空线数据和测量架空线数据，通过连续DP匹配部43进行伸缩匹配，计算测量架空线数据与基准架空线数据序列中的哪个位置最一致(步骤V3)。
然后，使用通过连续DP匹配部43得到的连续DP匹配结果和绝对位置信息，通过自身位置推测部53推测电车的自身位置(步骤V4)。
进而，重复步骤V2至步骤V4(步骤V5)直到架空线的拍摄(架空线的测量)结束。
如这样说明的，根据实施例4，起到以下的效果。
(1)高精度地获知电车的自身位置。
(2)高频度地获知电车的自身位置。
(3)即使速度与基准数据的拍摄时不同，也能够进行自身位置推测。
(4)通过使用多个架空线信息，能够进行稳定的自身位置推测。
(5)变得不需要GPS、编码器。
(6)利用GPS、编码器，即使错误地进入到上行线和下行线也不能进行探测，而本发明由于上行线下行线的架空线具有不同的信息而能够进行它们的探测。
实施例5
(5)基本思路(实施例5)
本发明的目的在于，提供一种自身位置推测装置，通过使用测距传感器按照时间序列提取架空线的偏位，利用连续DP匹配来比较预先准备的基准架空线偏位和测量架空线偏位，而能够推测电车的自身位置。
与实施例1的不同在于，为了提取架空线的偏位，代替图像处理而使用测距传感器这点。
在电车车顶上以仰视铅直上方的方式设置测距传感器，以横穿的方式沿着枕木方向测量架空线，从而按照时间序列获取1条线的距离。在按照时间序列排列1条线的距离而得到的图像中，由于相比于背景，到架空线的一方的距离近，所以能够进行架空线的检测。测距传感器是能够获取距离和其方向的传感器，通过使用该信息能够获取架空线的偏位。具体而言，通过使用专利文献6、专利文献7等的方法，能够获取架空线的偏位。本发明的特征在于，在得到架空线偏位时获知车辆的自身位置，偏位获取方法不限于使用测距传感器的上述文献的方法。
本实施例的具体的装置结构例与图7所示的实施例1相同。
因此，本实施例的电车的自身位置推测装置如图7所示，由基准偏位数据输入部10、测量偏位数据输入部20、存储部30、连续DP匹配部40、自身位置推测部50构成。
在基准偏位数据输入部10中，输入对于架空线的特征性的变化事先进行拍摄/解析而得到的成为架空线的基准的偏位信息(基准偏位数据)和绝对位置信息，保管到存储部30。
在测量偏位数据输入部20中，输入在当前位置处所测量到的架空线的偏位信息和此前几条线的偏位信息(测量偏位数据)，保管到存储部30。
存储部30中，将由基准偏位数据以及测量偏位数据构成的偏位信息、绝对位置信息、匹配结果信息等作为数据库保管。
在连续DP匹配部40中，使用基准偏位数据和测量偏位数据进行伸缩匹配，计算测量偏位数据与基准偏位数据序列中的哪个位置最一致，即进行连续DP匹配。计算出的连续DP匹配结果(匹配位置数据)被输出到存储部30而保管。
自身位置推测部50使用连续DP匹配结果和绝对位置信息，来推测电车的自身位置。
本实施例的流程图与图6所示的实施例1相同。
首先，将事先进行拍摄/解析而得到的成为架空线的基准的偏位信息(基准偏位数据)输入到基准偏位数据输入部10(步骤S1)。对基准偏位数据输入部10同样地还输入绝对位置信息。
接下来，将在当前位置处所测量到的架空线的偏位信息和此前几条线的偏位信息(测量偏位数据)输入到测量偏位数据输入部20(步骤S2)。
接下来，使用基准偏位数据和测量偏位数据，通过连续DP匹配部40进行伸缩匹配，计算测量偏位数据与基准偏位数据序列中的哪个位置最一致(步骤S3)。
然后，使用通过连续DP匹配部40得到的连续DP匹配结果和绝对位置信息，通过自身位置推测部50推测电车的自身位置(步骤S4)。
进而，重复步骤S2至步骤S4(步骤S5)直到架空线的拍摄(架空线的测量)结束。
如这样说明的，根据实施例5，起到以下的效果。
(1)高精度地获知电车的自身位置。
(2)高频度地获知电车的自身位置。
(3)即使速度与基准数据的获取时不同，也能够进行自身位置推测。
(4)通过使用多个偏位信息，能够进行稳定的自身位置推测。
(5)变得不需要GPS、编码器。
(6)利用GPS、编码器，即使错误地进入到上行线和下行线也不能进行探测，但本发明由于上行线下行线具有不同的偏位而能够进行它们的探测。
实施例6
(6)基本思路(实施例6)
本发明的目的在于，提供一种自身位置推测装置，通过使用测距传感器按照时间序列提取架空线的高度，利用连续DP匹配来比较预先准备的基准架空线高度和测量架空线高度，而能够推测电车的自身位置。
与实施例5的不同在于不是使用架空线的偏位而是使用高度信息这点。由于架空线高度也与线路等不同，具有特征性的变化，所以可用于自身位置推测。
本实施例的具体的装置结构例与图9所示的实施例2相同。
因此，本实施例的电车的自身位置推测装置如图9所示，由基准高度数据输入部11、测量高度数据输入部21、存储部31、连续DP匹配部41、自身位置推测部51构成。
在基准高度数据输入部11中，输入对于架空线的特征性的变化事先进行拍摄/解析而得到的成为架空线的基准的高度信息(基准高度数据)和绝对位置信息，保管到存储部31。
在测量高度数据输入部21中，输入在当前位置处所测量到的架空线的高度信息和此前几条线的高度信息(测量高度数据)，保管到存储部31。
在存储部31中，将由基准高度数据以及测量高度数据构成的高度信息、绝对位置信息、匹配结果信息等作为数据库保管。
在连续DP匹配部41中，使用基准高度数据和测量高度数据进行伸缩匹配，计算测量高度数据与基准高度数据序列中的哪个位置最一致，即进行连续DP匹配。计算出的连续DP匹配结果(匹配位置数据)被输出到存储部31而保管。
自身位置推测部51使用连续DP匹配结果和绝对位置信息，来推测电车的自身位置。
本实施例的流程图与图8所示的实施例2相同。
首先，将事先进行拍摄/解析而得到的成为架空线的基准的高度信息(基准高度数据)输入到基准高度数据输入部11(步骤T1)。对基准高度数据输入部11同样地还输入绝对位置信息。
接下来，将在当前位置处所测量到的架空线的高度信息和此前几条线的高度信息(测量高度数据)输入到测量高度数据输入部21(步骤T2)。
接下来，使用基准高度数据和测量高度数据，通过连续DP匹配部41进行伸缩匹配，计算测量高度数据与基准高度数据序列中的哪个位置最一致(步骤T3)。
然后，使用通过连续DP匹配部41得到的连续DP匹配结果和绝对位置信息，通过自身位置推测部51推测电车的自身位置(步骤T4)。
进而，重复步骤T2至步骤T4(步骤T5)直到架空线的拍摄(架空线的测量)结束。
如这样说明的，根据实施例6，起到以下的效果。
(1)高精度地获知电车的自身位置。
(2)高频度地获知电车的自身位置。
(3)即使速度与基准数据的获取时不同，也能够进行自身位置推测。
(4)通过使用多个高度信息，能够进行稳定的自身位置推测。
(5)变得不需要GPS、编码器。
(6)利用GPS、编码器，即使错误地进入到上行线和下行线也不能进行探测，而本发明由于上行线下行线的架空线具有不同的高度而能够进行它们的探测。
实施例7
(7)基本思路(实施例7)
本发明的目的在于，提供一种自身位置推测装置，通过使用测距传感器来提取偏位、高度(将它们总称为架空线信息)，利用连续DP匹配来比较预先准备的基准架空线信息和测量架空线信息，而能够推测电车的自身位置。
与实施例5、6的不同在于，不是独立地使用架空线的偏位、高度，而是使用架空线的偏位、高度中的多个这点，即并用架空线的偏位和高度这点。考虑为通过并用多个信息，相比于仅使用了1个信息的情况，自身位置推测精度提高。
本实施例的具体的装置结构例与图13所示的实施例4相同。
因此，本实施例的电车的自身位置推测装置如图13所示，由基准架空线数据输入部13、测量架空线数据输入部23、存储部33、连续DP匹配部43、自身位置推测部53构成。
在基准架空线数据输入部13中，输入对于架空线的特征性的变化事先进行拍摄/解析而得到的作为基准的架空线信息(基准架空线数据)和绝对位置信息，保管到存储部33。
在测量架空线数据输入部23中，输入在当前位置处所测量到的架空线的架空线信息和此前几条线的架空线信息(测量架空线数据)，保管到存储部33。
在存储部33中，将由基准架空线数据以及测量架空线数据构成的架空线信息、绝对位置信息、匹配结果信息等作为数据库保管。
在连续DP匹配部43中，使用基准架空线数据和测量架空线数据进行伸缩匹配，计算测量架空线数据与基准架空线数据序列中的哪个位置最一致，即进行连续DP匹配。计算出的连续DP匹配结果(匹配位置数据)被输出到存储部33而保管。
自身位置推测部53使用连续DP匹配结果和绝对位置信息，来推测电车的自身位置。
本实施例的流程图与图12所示的实施例4相同。
首先，将事先进行拍摄/解析而得到的作为基准的架空线信息(基准架空线数据)输入到基准架空线数据输入部13(步骤V1)。对基准架空线数据输入部13同样地还输入绝对位置信息。
接下来，将在当前位置处所测量到的架空线的架空线信息和此前几条线的架空线信息(测量架空线数据)输入到测量架空线数据输入部23(步骤V2)。
接下来，使用基准架空线数据和测量架空线数据，通过连续DP匹配部43进行伸缩匹配，计算测量架空线数据与基准架空线数据序列中的哪个位置最一致(步骤V3)。
然后，使用通过连续DP匹配部43得到的连续DP匹配结果和绝对位置信息，通过自身位置推测部53推测电车的自身位置(步骤V4)。
进而，重复步骤V2至步骤V4(步骤V5)直到架空线的拍摄(架空线的测量)结束。
如这样说明的，根据实施例7，起到以下的效果。
(1)高精度地获知电车的自身位置。
(2)高频度地获知电车的自身位置。
(3)即使速度与基准数据的获取时不同，也能够进行自身位置推测。
(4)通过使用多个架空线信息，能够进行稳定的自身位置推测。
(5)变得不需要GPS、编码器。
(6)利用GPS、编码器，即使错误地进入到上行线和下行线也不能进行探测，而本发明由于上行线下行线的架空线具有不同的信息而能够进行它们的探测。
产业上的可利用性
本发明能够在产业上广泛用作基于连续DP匹配的电车的自身位置推测装置。

Claims (7)

1.一种电车的自身位置推测装置，通过利用连续DP匹配来比较作为基准的架空线数据、即基准架空线数据和对于当前位置处的架空线按照时间序列所测量到的架空线数据、即测量架空线数据，来推测所述电车的自身位置，其中作为基准的架空线数据是对于行驶的电车上的所述架空线的特征性的变化预先按照时间序列所获取的，所述电车的自身位置推测装置的特征在于，具备：
基准架空线数据输入部，输入所述基准架空线数据；
存储部，将通过所述基准架空线数据输入部所输入的所述基准架空线数据作为数据库保管；
测量架空线数据输入部，输入所述测量架空线数据；
连续DP匹配部，对于通过所述基准架空线数据输入部输入并在所述存储部中作为数据库而保管的所述基准架空线数据、和通过所述测量架空线数据输入部所输入的所述测量架空线数据进行伸缩匹配，计算所述测量架空线数据与所述基准架空线数据序列中的哪个位置最一致；以及
自身位置推测部，使用通过所述连续DP匹配部得到的连续DP匹配结果和绝对位置信息，来推测电车的自身位置。
2.根据权利要求1所述的电车的自身位置推测装置，其特征在于，
单独使用所述架空线的偏位、所述架空线的高度、所述架空线的磨损宽度，或者使用它们中的两个或者3个的组合来作为所述架空线数据。
3.根据权利要求1所述的电车的自身位置推测装置，其特征在于，
所述架空线数据是进行图像处理而获取的。
4.根据权利要求1所述的电车的自身位置推测装置，其特征在于，
所述架空线数据是通过在所述电车上设置的测距传感器而获取的。
5.根据权利要求1所述的电车的自身位置推测装置，其特征在于，
所述测量架空线数据是当前位置的前后多个部位的时间序列的数据。
6.根据权利要求1所述的电车的自身位置推测装置，其特征在于，
获取所述测量架空线数据时的所述电车的速度与获取所述基准架空线数据时的所述电车的速度不同。
7.根据权利要求1所述的电车的自身位置推测装置，其特征在于，
所述连续DP匹配部通过求出对与所述基准架空线数据对应的模型点和与所述测量架空线数据对应的输入点的欧氏距离的平方值求总和而得到的值的最小值，来计算所述测量架空线数据与所述基准架空线数据序列中的哪个位置最一致。
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